[发明专利]一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法

权利要求书

1.一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，用于对预混燃烧式定容弹内的高温蒸发型喷雾纹影图像进行喷雾区的识别与测量，以得到喷雾区的量化指标，其特征在于，包括如下步骤：

S1：检测待处理图像帧的喷雾液相区、蒸汽区以及液相区和蒸汽区的混合区，其中，采用改进背景差分边缘检测方法检测液相区和混合区，采用帧间运算边缘检测方法检测蒸汽区和混合区，

所述改进背景差分边缘检测方法是在重构背景模型的基础上进行差分边缘检测，背景模型的重构过程为：以待处理图像的上一帧图像已识别出的喷雾区域为边界，边界内填充喷射开始时刻的前一帧图像相应区域的图像内容，边界外填充待处理图像的上一帧图像的背景区，从而得到重构图像，并将重构图像作为当前帧的背景模型，在所述背景模型的基础上对待处理图像帧进行差分边缘检测，以得到喷雾液相区和部分混合区，

所述帧间运算边缘检测，包括从高速摄影喷雾图像序列中提取待处理图像和待处理图像的前两帧图像一共三帧连续图像，对该连续的三帧图形进行标准差运算，获得三帧连续图像像素灰度值的标准差矩阵，确定该标准差矩阵阈值，根据所述标准差矩阵阈值获得喷雾蒸汽区和部分混合区；

S2：图像组合，其中，将所述步骤S1中采用改进背景差分边缘检测方法检测得到的喷雾液相区和部分混合区，以及采用帧间运算边缘检测方法检测获得的蒸汽区和混合区进行组合以得到完整的喷雾区轮廓；

S3：对所述步骤S2中获得的喷雾区轮廓进行喷雾特性参数测量与计算，以获得喷雾区的量化指标。

2.如权利要求1所述的一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述改进背景差分边缘检测方法，还包括采用改进的波形分析阈值法来确定差分图像边缘检测中图像灰度最佳阈值，以根据该图像灰度最佳阈值分离出喷雾液相区和部分混合区，具体为，依次从差分图像直方图提取不少于三个的奇数个连续灰度值等级的像素数，以建立考察数组，以考察数组的无量纲化变异系数作为该数组内数据稳定性的考察依据，对差分图像灰度直方图进行变异系数的遍历计算，变异系数变化图拐点处即为改进背景差分边缘检测方法中图像灰度最佳阈值。

3.如权利要求1或2所述的一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，其特征在于，所述步骤S1中的帧间运算边缘检测方法中，确定所述标准差矩阵阈值时，采用基于线性拉伸增强的Ostu阈值分割法以获得所述标准差矩阵阈值，并根据所述标准差矩阵阈值对待处理图像帧进行处理，以得到喷雾蒸汽区和部分混合区。

4.如权利要求1-3之一所述的一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用矩阵“或”运算将改进背景差分边缘检测方法与帧间运算边缘检测方法分别识别出的区域进行组合，以得到完整的喷雾区轮廓。

5.如权利要求4所述的一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，其特征在于，对所述步骤S2中获得的完整喷雾区先进行同化填补，接着进行形态学运算处理，以防止出现孔洞以及接合处出现图像的不连续现象。

6.如权利要求1-5之一所述的一种高温蒸发型喷雾纹影图像识别与测量方法，其特征在于，所述步骤S3中喷雾特性参数包括喷雾贯穿距，近场锥角，远场锥角，喷雾投影面积和喷雾体积。